Раствор для получения источника диффузии донорной примеси Советский патент 1986 года по МПК C30B31/06 

Изобретение относится к полупро водниковой электронике, а именно, технологииизготовления в полупроводниковом материале слоев электро ного типа проводимости при диффузи из поверхностного источника. Известен раствор для получения поверхностного источника диффузии виде легированных пленок, содержапщй тетраэтоксисилан, органический растворитель и растворимые в нем л гируклцие добавки в виде солей или неорганических кислот. Тетраэтоксисилан 12-30 мл (12,1-22,1 мас.%) Вода 2-10 мл (2-7,4 мас.%) Соляная кислота (конц.) 0,08-0,2 МП (О,1-0,2 мас.%) Органический растворитель До 100 мл (58-79 мас.%) (для этилового спи та) Соединение легирующего элемента, например, ортофосфорная кислота, (зависит .от 6,8-12,5 мас.% %-ного со- (при содержании держания окисла фосфора окисла ле- 50 мас.%) гирующего элемента) После термодеструкции при темп ратуре бОО-ЗООЧ; источник диффузии полученный нанесением такого раствора на поверхность кремниевой пла стины, представляет из себя силика ное стекло, состав которого может быть определен по составу исходных компонентов в растворе. Недостатко таких источников диффузии, содержа щих в качестве основной диффундиру ющей примеси фосфор, является то, что они имеют низкую химическую стойкость к воздействию воды и орг нических растворителей и адгезию к фоторезисту, которые уменьшаются с увеличением содержания окисла фосф ра в стекле. А дгш получения сильн легированных слоев электронного ти 5Z па проводимости с поверхностной концентрацией примеси 5-10 - 5-10 см и глубиной запегания перехода более 10мкм, требуемых для создания струк тур силовых полупроводниковых приборов, необходимо, чтобы содержание окиси фосфора в стеклесоставляло 30-70 мас.%. Для проведения локальной диффузии фосфора с помощью фотолитографии удаляется в нужных местах фосфоросиликатное стекло. Однако из-за большой скорости травления происходит подтравливание стекла под краем фоторезиста, в резуль.тате чего последний начинает отслаиваться от стекла. Кроме того, при удалении фоторезиста после травления стекла происходит частичное растворение стекла в воде и оргаиических растворителях что приводит к уменьшению толщины стекла, а следовательно, и окисла фосфора в источнике. В результате этого при диффузии, происходит уменьшение поверхностной концентрации .фосфора ниже требуемых значений. . Цель изобретения - создание раствора для получения источника диффузии, применяемого для создания сильнолегированных слоев электронного типа проводимости с поверхностной концентрацией примеси более 510 см и .толщиной слоя более 10 мкм, который повысил бы химическую стойкость источника к воздействию воды и органических растворителей и адгезию к фоторезисту.J Для достижения указанной цели, раствор, содержаший этиловый спирт, тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металлов 11и III групп Периодической системы элементов Менделеева, дополнительно содержит азотную кислоту при следующем соотношениикомпонентов, мас.%: Этиловый спирт 96%-ный 51-80 Растворимь1е в спирте азотнокислые соли элементов 1,0-10,0 Ортофосфорная кислота (d 1,52 г/см) 6,0-17,0 Азотная кислота (d 1,42 г/см ) 0,2-9,0 Тетраэтоксисила 7-19Кроме того, раствор может содержать азотнокислые соли элементов II группы главной подгруппы при содерж нии азотной .кислоты 0,2-1,0 мас.% или элементов II группы главной под .группы при содержании азотной кисло ты l,0-9,0 мас.%. При приготовлении раствора в эти ловом спирте растворяют сначала азо нокислые соли элементов, затем орто фосфорную кислоту. При этом часто в падают Б осадок фосфаты элементов, которые затем растворяются при введении в раствор азотной кислоты. Пример. Было испытано несколько растворов для получения источника диффузии (составы представлены в табл.1-3), которые наносят на поверхность пластин кремния дырочного типа проводимости диаметром 42 мм, шлифованные микропорошком ди аметром зерна 14 мкм. Растворы наносят центрифугированием при 3000 об/мин в течение 15 с, затем проводят термодеструкцию при 600 800 С в течение 2-5 мин. В качестве контрольного применяют раствор К 12, содержащий, г: Этиловьй спирт 96%-ный19,5 Ортофосфорную кислоты 70%-ная 3,04 Тетраэтоксисилан3,44 Адгезия к позитивному-фоторезисту проверяют по качеству рисунка на фосфорсиликатном стекле, получаемог .после проведения процесса фотолитографии и удаления фоторезиста. Причем с применением растворов №1-11 р сунок на фосфоросиликатном стекле п лучают контрастным, границы рисунка четкие и отсутствуют на стекле следы от фоторезиста; с применением же контрольного раствора рисунок полу5чают с размытой границей, а на стекле заметны следд г от нанесения фоторезиста. Химическую стойкость оценивают следующим образом. Пластины кремния с фосфороскпикатным стеклом последовательно обрабатывают в течегше 5 мин в кипящей воде, затем при 60 С в течение 5 мин в диметилформамиде и этиловом спирте. После этого производят диффузионный отжиг при температуре 1250°С в течение 1,5-3,0 ч для получения глубины залегания h-p-перехода 15-20 мкм. По сопротивлению растекания точечного контакта определяют поверхностную концентрацию фосфора и это значение сравнивают с концентрациейj полученной в том же режиме диффузии, но без химической обработки. Полученные результаты представлены в табл.4. Из табл.4 видно, что проведенная химическая обработка для растворов № 1-11 практически не влияет на величину поверхностной концентрации, а на контрольном растворе она уменьшается на порядок. Применение предлагаемого раствора позволяет получить на поверхности полупроводниковой пластины источник диффузии фосфора в виде фосфоросиликатного стекла, сохраняющего свой состав при химической обработке, т.е. oблaдaюш й повышенной химической стойкостью к воздействию воды и органических растворителей, а также адгезии к фоторезисту. При этом поверхностная концентрация фосфора имеет 19 - Э величину выше 510 см при глубине залегания перехода Ь5-20 мкм. Полученные результаты указывают на перспективность применения предложенного раствора для получения источника диффузии фосфора при изготовлении силовых полупроводниковых приборов .

Таблица 1

' I.РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКА ДИФФУЗИИ ДОНОРНОЙ ПРИМЕСИ, включающий этиловый спирт 96%-ный, тетраэтоксисилан, ортофосфорную кислоту и азотнокислые соли металловII и III групп Периодической системы элементов Менделеева, отличающийся тем, что, с целью повышения химической стойкости источника диффузии к воздействию растворителей и адгезии к фоторезисту^ он дополнительно содержит азотную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:Азотная кислота (d= =1,42 г.см )0,2-9,02. Раствор ПОП.1, отличающийся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Этиловый .спирт 96%-ный 51-80. Тетраэтоксисилан7-19 Ортофосфорная кислота 6-17 Азотнокислые соли металлов II группы 1--IOАзотная кислота1-S(ЛЭтиловый спирт 96%-ный Тетраэтоксисилан • Ортофосфор- ная кислота (d=l,52 г/см ) Азотнокислые соли металлов II и III групп51-807-196-171-103. Раствор по п.1, отличающий с я тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Этиловыйспирт 96%-ный 51-80Тетраэтоксисилан7-19Ортофосфорнаякислота6-17Азотнокислыесоли металловIII группы1-10Од CD СО О) <UDслАзотная кислота0,2-1,0

Этиловый спирт

19,5 19,5 Азотнокислый кальций, гид1,1 0,55 рат Ортофосфорная 3,04 1,52 кислота 70%-ная Азотная кислота 70%-ная 2,14 1,4 Тетразтоксиси3,44 1,72 лан

Содержание компонентов

г г

inZIZIIIZIZTII Этиловый спирт 96%-ный 19,519,5 19,5 Азотнокислые соли (гидраты) алюминия галлия кальция магния Ортофосфорная кислота 3,043,04 3,04 70%-ная

19,5 66,7 79,1 51,0

Таблица2

мае.;

Раствор, № 2,2 3,8 2,1 5,8 6,1 10,4 6,1 3,3 7,3 5,6 8,7 7,0 11 ,8 7,1 19,5 69,6 7266,7 72,2 3,04 10,8 11,2 10,4 11,2 Азотная кислота . 70%-ная 0,28 0,05 2,14 Тетраэтоксисилан3,443,44 3,44 Ортофосфорная 3,04 3,04 3,04 кислота 70%-ная Азотная кислота 0,1 2,84 70%-ная Тетраэтоксиси3,44 3,44 3,44 лан

Продолжение табл.2

Таблица 3 0,28 1,0 0,2 7,3 1,0 3,44 i2,2 12,7 11,8 12,7 3,04 10у2 11,2 916 10,5 1,42 1,0 0,4 9,0 3,0 3,44 11,8, 12,4 10,8 12,1 Таблица4 |Поверхностная концентраций, см с химической 1беа хиьшческой овобработкой I работки 1,5- 10 1 - 10 4.-1о 3- oi 669695 И раствора ,0 Продолжение табл.4 Поверхностная концентраций, см с химической без химической обобработкой I работки 2 . Ш 2ld